工作條件編輯

晶閘管的工作條件：

1.晶閘管承受反向陽極電壓時，不管門極承受何種電壓，晶閘管都處于關(guān)斷狀態(tài)。

2.晶閘管承受正向陽極電壓時，僅在門極承受正向電壓的情況下晶閘管才導(dǎo)通。

3.晶閘管在導(dǎo)通情況下，只要有一定的正向陽極電壓，不論門極電壓如何，晶閘管保持導(dǎo)通，即晶閘管導(dǎo)通后，門極失去作用。

4.晶閘管在導(dǎo)通情況下，當(dāng)主回路電壓（或電流）減小到接近于零時，晶閘管關(guān)斷。

工作過程編輯

晶閘管是四層三端器件，它有J1、J2、J3三個PN結(jié)圖1，可以把它中間的NP分成兩部分，構(gòu)成一個PNP型三極管和一個NPN型三極管的復(fù)合管

當(dāng)晶閘管承受正向陽極電壓時，為使晶閘管導(dǎo)通，必須使承受反向電壓的PN結(jié)J2失去阻擋作用。因此，兩個互相復(fù)合的晶體管電路，當(dāng)有足夠的門極電流Ig流入時，就會形成強(qiáng)烈的正反饋，造成兩晶體管飽和導(dǎo)通，晶體管飽和導(dǎo)通。

設(shè)PNP管和NPN管的集電極電流相應(yīng)為Ic1和Ic2；發(fā)射極電流相應(yīng)為Ia和Ik；電流放大系數(shù)相應(yīng)為a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik，設(shè)流過J2結(jié)的反相漏電電流為Ic0,

晶閘管的陽極電流等于兩管的集電極電流和漏電流的總和：

Ia=Ic1+Ic2+Ic0或Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0

若門極電流為Ig,則晶閘管陰極電流為Ik=Ia+Ig

從而可以得出晶閘管陽極電流為：I=(Ic0+Iga2)/（1-（a1+a2））（1—1）式

硅PNP管和硅NPN管相應(yīng)的電流放大系數(shù)a1和a2隨其發(fā)射極電流的改變而急劇變化如圖3所示。

當(dāng)晶閘管承受正向陽極電壓，而門極未受電壓的情況下，式（1—1）中，Ig=0,(a1+a2)很小，故晶閘管的陽極電流Ia≈Ic0晶閘關(guān)處于正向阻斷狀態(tài)。當(dāng)晶閘管在正向陽極電壓下，從門極G流入電流Ig,由于足夠大的Ig流經(jīng)NPN管的發(fā)射結(jié)，從而提高起點流放大系數(shù)a2,產(chǎn)生足夠大的極電極電流Ic2流過PNP管的發(fā)射結(jié)，并提高了PNP管的電流放大系數(shù)a1,產(chǎn)生更大的極電極電流Ic1流經(jīng)NPN管的發(fā)射結(jié)。這樣強(qiáng)烈的正反饋過程迅速進(jìn)行。從圖3，當(dāng)a1和a2隨發(fā)射極電流增加而（a1+a2）≈1時，式（1—1）中的分母1-（a1+a2）≈0,因此提高了晶閘管的陽極電流Ia.這時，流過晶閘管的電流完全由主回路的電壓和回路電阻決定。晶閘管已處于正向?qū)顟B(tài)。

式（1—1）中，在晶閘管導(dǎo)通后，1-（a1+a2）≈0,即使此時門極電流Ig=0,晶閘管仍能保持原來的陽極電流Ia而繼續(xù)導(dǎo)通。晶閘管在導(dǎo)通后，門極已失去作用。

在晶閘管導(dǎo)通后，如果不斷的減小電源電壓或增大回路電阻，使陽極電流Ia減小到維持電流IH以下時，由于a1和a1迅速下降，當(dāng)1-（a1+a2）≈0時，晶閘管***阻斷狀態(tài)。

可關(guān)斷晶閘管GTO（GateTurn-OffThyristor）亦稱門控晶閘管。其主要特點為，當(dāng)門極加負(fù)向觸發(fā)信號時晶閘管能自行關(guān)斷。

前已述及，普通晶閘管（SCR）靠門極正信號觸發(fā)之后，撤掉信號亦能維持通態(tài)。欲使之關(guān)斷，必須切斷電源，使正向電流低于維持電流IH，或施以反向電壓強(qiáng)近關(guān)斷。這就需要增加換向電路，不僅使設(shè)備的體積重量增大，而且會降低效率，產(chǎn)生波形失真和噪聲?？申P(guān)斷晶閘管克服了上述缺陷，它既保留了普通晶閘管耐壓高、電流大等優(yōu)點，以具有自關(guān)斷能力，使用方便，是理想的高壓、大電流開關(guān)器件。GTO的容量及使用壽命均超過巨型晶體管（GTR），只是工作頻紡比GTR低。GTO已達(dá)到3000A、4500V的容量。大功率可關(guān)斷晶閘管已廣泛用于斬波調(diào)速、變頻調(diào)速、逆變電源等領(lǐng)域，顯示出強(qiáng)大的生命力。

可關(guān)斷晶閘管也屬于PNPN四層三端器件，其結(jié)構(gòu)及等效電路和普通晶閘管相同，因此圖1僅繪出GTO典型產(chǎn)品的外形及符號。大功率GTO大都制成模塊形式。

盡管GTO與SCR的觸發(fā)導(dǎo)通原理相同，但二者的關(guān)斷原理及關(guān)斷方式截然不同。這是由于普通晶閘管在導(dǎo)通之后即外于深度飽和狀態(tài)，而GTO在導(dǎo)通后只能達(dá)到臨界飽和，所以GTO門極上加負(fù)向觸發(fā)信號即可關(guān)斷。GTO的一個重要參數(shù)就是關(guān)斷增益，βoff，它等于陽極大可關(guān)斷電流IATM與門極大負(fù)向電流IGM之比，有公式

βoff=IATM/IGM

βoff一般為幾倍至幾十倍。βoff值愈大，說明門極電流對陽極電流的控制能力愈強(qiáng)。很顯然，βoff與昌盛的hFE參數(shù)頗有相似之處。

下面分別介紹利用萬用表判定GTO電極、檢查GTO的觸發(fā)能力和關(guān)斷能力、估測關(guān)斷增益βoff的方法。

1．判定GTO的電極

將萬用表撥至R×1檔，測量任意兩腳間的電阻，僅當(dāng)黑表筆接G極，紅表筆接K極時，電阻呈低阻值，對其它情況電阻值均為無窮大。由此可迅速判定G、K極，剩下的就是A極。

2．檢查觸發(fā)能力

如圖2(a)所示，首先將表Ⅰ的黑表筆接A極，紅表筆接K極，電阻為無窮大；然后用黑表筆尖也同時接觸G極，加上正向觸發(fā)信號，表針向右偏轉(zhuǎn)到低阻值即表明GTO已經(jīng)導(dǎo)通；后脫開G極，只要GTO維持通態(tài)，就說明被測管具有觸發(fā)能力。

3．檢查關(guān)斷能力

現(xiàn)采用雙表法檢查GTO的關(guān)斷能力，如圖2(b)所示，表Ⅰ的檔位及接法保持不變。將表Ⅱ撥于R×10檔，紅表筆接G極，黑表筆接K極，施以負(fù)向觸發(fā)信號，如果表Ⅰ的指針向左擺到無窮大位置，證明GTO具有關(guān)斷能力。

4．估測關(guān)斷增益βoff

進(jìn)行到第3步時，先不接入表Ⅱ，記下在GTO導(dǎo)通時表Ⅰ的正向偏轉(zhuǎn)格數(shù)n1；再接上表Ⅱ強(qiáng)迫GTO關(guān)斷，記下表Ⅱ的正向偏轉(zhuǎn)格數(shù)n2。根據(jù)讀取電流法按下式估算關(guān)斷增益：

βoff=IATM/IGM≈IAT/IG=K1n1/K2n2

式中K1—表Ⅰ在R×1檔的電流比例系數(shù)；

K2—表Ⅱ在R×10檔的電流比例系數(shù)。

βoff≈10×n1/n2

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